k8s简介

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k8s简介

k8s 是谷歌开源的容器集群管理系统，主要功能包括：

  1. 基于容器的应用部署、维护和滚动升级
  2. 负载均衡和服务发现
  3. 跨机器和跨地区的集群调度
  4. 自动伸缩
  5. 无状态服务和有状态服务
  6. 广泛的 Volume 支持
  7. 插件机制保证扩展性

现如今，k8s 发展非常迅速，已经成为容器编排领域的领导者。k8s由以下重要组件组成

  1. ETCD ：是用来存储所有 Kubernetes 的集群状态的，它除了具备状态存储的功能，还有事件监听和订阅、Leader选举的功能，所谓事件监听和订阅，各个其他组件通信，都并不是互相调用 API 来完成的，而是把状态写入 ETCD（相当于写入一个消息），其他组件通过监听 ETCD 的状态的的变化（相当于订阅消息），然后做后续的处理，然后再一次把更新的数据写入 ETCD。所谓 Leader 选举，其它一些组件比如 Scheduler，为了做实现高可用，通过 ETCD 从多个（通常是3个）实例里面选举出来一个做Master，其他都是Standby。
  2. API Server：刚才说了 ETCD 是整个系统的最核心，所有组件之间通信都需要通过 ETCD，实际上，他们并不是直接访问 ETCD，而是访问一个代理，这个代理是通过标准的RESTFul API，重新封装了对 ETCD 接口调用，除此之外，这个代理还实现了一些附加功能，比如身份的认证、缓存等。这个代理就是 API Server。
  3. Controller Manager：是实现任务调度的，关于任务调度可以参考之前的文章，简单说，直接请求 Kubernetes 做调度的都是任务，比如 Deployment 、Deamon Set 或者 Job，每一个任务请求发送给Kubernetes之后，都是由Controller Manager来处理的，每一个任务类型对应一个Controller Manager，比如 Deployment对应一个叫做 Deployment Controller，DaemonSet 对应一个 DaemonSet Controller。
  4. Scheduler：是用来做资源调度的，Controller Manager会把任务对资源要求，其实就是Pod，写入到ETCD里面，Scheduler监听到有新的资源需要调度（新的Pod），就会根据整个集群的状态，给Pod分配到具体的节点上。
  5. Kubelet：是一个Agent，运行在每一个节点上，它会监听ETCD中的Pod信息，发现有分配给它所在节点的Pod需要运行，就在节点上运行相应的Pod，并且把状态更新回到ETCD。
  6. Kubectl: 是一个命令行工具，它会调用 API Server发送请求写入状态到ETCD，或者查询ETCD的状态。

其代码结构如下：

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| 目录 | 说明 |
| ----------- | ---------------------------------------- |
| api | 输出接口文档用 |
| build | 构建脚本 |
| cluster | 适配不同I层的云，例如亚马逊AWS，微软Azure，谷歌GCE的集群启动脚本 |
| cmd | 所有的二进制可执行文件入口代码，例如apiserver/scheduler/kubelet |
| contrib | 项目贡献者 |
| docs | 文档，包括了用户文档、管理员文档、设计、新功能提议 |
| example | 使用案例 |
| Godeps | 项目中依赖使用的Go第三方包，例如docker客户端SDK，rest等 |
| hack | 工具箱，各种编译、构建、测试、校验的脚本都在这里面 |
| hooks | git提交前后触发的脚本 |
| pkg | 项目代码主目录，cmd的只是个入口，这里是所有的具体实现 |
| plugin | 插件，k8s认为调度器是插件的一部分，所以调度器的代码在这里 |
| release | 应该是Google发版本用的？ |
| test | 测试相关的工具 |
| third_party | 一些第三方工具，应该不是强依赖的？ |
| www | UI，不过已经被移动到新项目了 |

可以看到，关键实现代码都放在pkg这个目录下。对于apiserver这种跨度很广的组件而言，唯一有效的阅读方式估计就是
遍历pkg下所有的目录，概览大概知道这个目录是干啥的
从cmd这个入口来看apiserver的代码，然后一点点由浅入深，看apiserver的大致实现
分特性，看具体某个大的特性是怎么实现的，例如安全，例如和etcd存储对接
在上面这几步的过程中可以看看别人的代码阅读文档，能有效的节省时间

本系列文章，将分五节来介绍k8s组件：

  1. 本地调试
  2. apiserver工作原理
  3. Informer工作原理
  4. kube-controller-manager工作原理
  5. kube-scheduler工作原理

在阅读k8s代码之前，先需要了解一下基础包的使用方式，go-restful（REST-style Web服务包）、CLI工具包Cobra以及存储ectd的使用方式。

推荐阅读

  1. k8s指南
  2. k8s文档
  3. k8s中文文档
  4. Kubernetes 学习路径
  5. kubectl 创建 Pod 背后到底发生了什么？
  6. Kubernetes 技能图谱
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